1、化工儀表及自動化化工儀表及自動化第九章第九章 控控 制制 閥閥 第一節第一節 概述概述 一、控制閥的開展一、控制閥的開展 n 一控制閥的開展歷史一控制閥的開展歷史閥門定位器執氣動行器閥體電動動行器二我國控制閥的現狀二我國控制閥的現狀n 我國控制閥工業消費的起步較晚。我國控制閥工業消費的起步較晚。n 90年代開場，引進和消化國外的先進技術后開場飛速開展，年代開場，引進和消化國外的先進技術后開場飛速開展，使我國控制閥工業的程度大大提高，縮短了與國外的差距。使我國控制閥工業的程度大大提高，縮短了與國外的差距。n 今天，國內一些廠商也開場研制有關產品，但差距已然存今天，國內一些廠商也開場研制有關產品，

2、但差距已然存在著，而且還很大。在著，而且還很大。三控制閥開展的特點三控制閥開展的特點n 1控制閥的開展與工業消費過程控制的開展親密相關。控制閥的開展與工業消費過程控制的開展親密相關。n 2控制閥的開展與提高產質量量，降低原資料耗費等控制閥的開展與提高產質量量，降低原資料耗費等嚴密結合，使控制閥產品的種類更新和添加，功能擴展，嚴密結合，使控制閥產品的種類更新和添加，功能擴展，順應面越來越廣順應面越來越廣n 3控制閥的開展使工業運用更方便、靈敏、可靠。控制閥的開展使工業運用更方便、靈敏、可靠。二、控制閥的開展方向二、控制閥的開展方向n 一控制閥運用中存在的問題一控制閥運用中存在的問題n 1種類多，

3、規格多，參數多。種類多，規格多，參數多。n 2可靠性差。可靠性差。n 3重。重。n 4流量特性差。流量特性差。n 5噪聲大。噪聲大。n 6能耗高。能耗高。二控制閥的開展方向二控制閥的開展方向n 控制閥的開展方向主要為智能化、規范化、精小化、旋轉控制閥的開展方向主要為智能化、規范化、精小化、旋轉化和平安化。化和平安化。n 1.智能化和規范化智能化和規范化n 智能化主要采用智能閥門定位器。智能化表如今以下方面：智能化主要采用智能閥門定位器。智能化表如今以下方面：n 1控制閥的自診斷，運轉形狀的遠程通訊等智能功能，控制閥的自診斷，運轉形狀的遠程通訊等智能功能，使控制閥的管理方便，缺點診斷變得容易，也

4、降低了對維使控制閥的管理方便，缺點診斷變得容易，也降低了對維護人員的技藝要求。護人員的技藝要求。1.智能化和規范化智能化和規范化n 2減少產品類型，簡化消費流程。減少產品類型，簡化消費流程。n 3數字通訊。數字通訊。n 4智能閥門定位器。智能閥門定位器。n 控制閥的規范化表如今以下方面：控制閥的規范化表如今以下方面：n 為了實現互換性，使同樣尺寸和規格的不同廠商消費的為了實現互換性，使同樣尺寸和規格的不同廠商消費的控制閥可以互換。控制閥可以互換。n 為了實現互操作性，不同制造商消費的控制閥應可以與為了實現互操作性，不同制造商消費的控制閥應可以與其他制造商的產品協同任務，不會發生信號的不匹配或其

5、他制造商的產品協同任務，不會發生信號的不匹配或阻抗的不匹配等景象。阻抗的不匹配等景象。n 規范化的診斷軟件和其他輔助軟件，使不同制造商的控規范化的診斷軟件和其他輔助軟件，使不同制造商的控制閥可進展運轉形狀的診斷，運轉數據的分析等。制閥可進展運轉形狀的診斷，運轉數據的分析等。n 規范化的選型程序。規范化的選型程序。二控制閥的開展方向二控制閥的開展方向n 2.精小化精小化n 為降低控制閥的分量，便于運輸、安裝和維護，控制閥的為降低控制閥的分量，便于運輸、安裝和維護，控制閥的精小化采用了以下措施。精小化采用了以下措施。n 1采用精小型執行機構。采用精小型執行機構。n 2改動流路構造。改動流路構造。

6、n 3采用電動執行機構。采用電動執行機構。n 3.旋轉化旋轉化n 由于旋轉類控制閥，相對體積較小、流路阻力較小、可調由于旋轉類控制閥，相對體積較小、流路阻力較小、可調比較大、密封性較好、防堵性能較好、流通才干較大等優比較大、密封性較好、防堵性能較好、流通才干較大等優點，因此，在控制閥新種類中，旋轉閥的比重增大。特別點，因此，在控制閥新種類中，旋轉閥的比重增大。特別是大口徑管道中，普遍采用球閥、蝶閥等類型控制閥。是大口徑管道中，普遍采用球閥、蝶閥等類型控制閥。n 4.平安化平安化n 平安儀表系統平安儀表系統SIS對控制閥的要求也越來越高。對控制閥的要求也越來越高。n (1對控制閥缺點信息診斷和處

7、置要求提高，不僅要對控對控制閥缺點信息診斷和處置要求提高，不僅要對控制閥進展缺點發生后的被動性維護，而且要進展缺點發生制閥進展缺點發生后的被動性維護，而且要進展缺點發生前的預防性維護和預見性維護前的預防性維護和預見性維護n (2對用于緊急停車系統或平安聯鎖系統的控制閥，提出對用于緊急停車系統或平安聯鎖系統的控制閥，提出及時、可靠、平安動作的要求。確保這些控制閥可以反響及時、可靠、平安動作的要求。確保這些控制閥可以反響靈敏、準確。靈敏、準確。n (3對用于危險場所的控制閥，應簡化認證程序。對用于危險場所的控制閥，應簡化認證程序。n (4與其他現場儀表的平安性類似，對控制閥的平安性，與其他現場儀表

8、的平安性類似，對控制閥的平安性，可采用隔爆技術可采用隔爆技術/防火技術、增安技術、本安技術、無火防火技術、增安技術、本安技術、無火花技術等；對現場總線儀表，還可采用實體概念、本安概花技術等；對現場總線儀表，還可采用實體概念、本安概念、念、FISCO概念和非易燃概念和非易燃FINC概念等。概念等。n 5.節能節能n 主要有以下幾個開展方向主要有以下幾個開展方向:n (1采用低壓降比的控制閥。采用低壓降比的控制閥。n (2采用自力式控制閥。采用自力式控制閥。 n (3采用電動執行機構的控制閥。采用電動執行機構的控制閥。n (4采用壓電控制閥。采用壓電控制閥。n (5采用帶平衡構造的閥芯，降低執行機

9、構推力或推力矩，采用帶平衡構造的閥芯，降低執行機構推力或推力矩，減少膜頭氣室，降低能源需求。減少膜頭氣室，降低能源需求。n (6采用變頻調速技術替代控制閥。采用變頻調速技術替代控制閥。n 6.維護環境維護環境n 控制閥對環境的污染主要有控制閥噪聲和控制閥的走漏。控制閥對環境的污染主要有控制閥噪聲和控制閥的走漏。 (1降低控制閥噪聲。降低控制閥噪聲。n (2降低控制閥的大氣污染。控制閥的大氣污染指控制閥降低控制閥的大氣污染。控制閥的大氣污染指控制閥的的“跑、跑、“冒、冒、“滴、滴、“漏。漏。三、過程控制閥術語三、過程控制閥術語 n 附件附件 一個安裝在執行機構上補充執行機構的功能并使其一個安裝在

10、執行機構上補充執行機構的功能并使其成為一個完好的操作單元的安裝。包括定位器、供氣壓力成為一個完好的操作單元的安裝。包括定位器、供氣壓力調理器、電磁閥和限位開關。調理器、電磁閥和限位開關。n 執行機構執行機構 一個提供力或運動去翻開或封鎖閥門的氣動、一個提供力或運動去翻開或封鎖閥門的氣動、液動或電動安裝。液動或電動安裝。n 控制器控制器 一種經過運用某些既定的運算來調理控制變量的一種經過運用某些既定的運算來調理控制變量的自動操作的安裝。控制器的輸入接受關于過程變量形狀的自動操作的安裝。控制器的輸入接受關于過程變量形狀的信息，然后提供一個相應的輸出信號給終端控制元件。信息，然后提供一個相應的輸出信

11、號給終端控制元件。n 控制范圍控制范圍 控制閥可以把實踐閥門增益堅持在規范值控制閥可以把實踐閥門增益堅持在規范值0，5 和和2，0 之間的閥門行程范圍。之間的閥門行程范圍。三、過程控制閥術語三、過程控制閥術語 n 死區死區 輸入信號改動方向但不至于引起輸出信號的可以察看到的變化輸入信號改動方向但不至于引起輸出信號的可以察看到的變化時，輸入信號的可變化范圍。時，輸入信號的可變化范圍。n 滯后滯后 在一個校驗循環里，相對于任何單個輸入值的輸出值的最大差在一個校驗循環里，相對于任何單個輸入值的輸出值的最大差值，不包括由于死區引起的誤差。值，不包括由于死區引起的誤差。n 等百分比特性等百分比特性 一種

12、固有流量特性：額定行程的等量添加會理想地產一種固有流量特性：額定行程的等量添加會理想地產生流量系數生流量系數Cv的等百分比的改動。的等百分比的改動。n 線性特性線性特性 一種固有流量特性，可以用一條直線在流量系數一種固有流量特性，可以用一條直線在流量系數CV值值相對于額定行程的長方形圖上表示出來。因此，行程的等量添加提供相對于額定行程的長方形圖上表示出來。因此，行程的等量添加提供流量系數流量系數Cv的等量添加。的等量添加。n 快開特性快開特性 一種固有流量特性：在截流元件很小的行程下可以獲得很一種固有流量特性：在截流元件很小的行程下可以獲得很大的流量系數圖大的流量系數圖2-9-2。n 線性度線

13、性度 與兩個變量有關的一條曲線與一條直線的接近程度。線性與兩個變量有關的一條曲線與一條直線的接近程度。線性度也指的是一樣的直線作用于向上和向下兩個方向。這樣，上面所定度也指的是一樣的直線作用于向上和向下兩個方向。這樣，上面所定義的死區典型地會被以為是一種非線性度。義的死區典型地會被以為是一種非線性度。三、過程控制閥術語三、過程控制閥術語 n 填料填料 閥門組件的一個部件，用于防止閥板或閥桿周圍的閥門組件的一個部件，用于防止閥板或閥桿周圍的走漏。走漏。n 定位器定位器 一個位置控制器伺服機構，它在機械上被銜一個位置控制器伺服機構，它在機械上被銜接到終端控制元件或其執行機構的挪動部件上，自動調整接

14、到終端控制元件或其執行機構的挪動部件上，自動調整向執行機構的輸出，以堅持一個需求的與輸入信號成比例向執行機構的輸出，以堅持一個需求的與輸入信號成比例的閥門位置。的閥門位置。n 行程行程 截流元件從封鎖位置到一個中間或額定全開位置的截流元件從封鎖位置到一個中間或額定全開位置的運動。運動。n 行程指示器行程指示器 一個指針和標尺，用來從外部表示截流元件一個指針和標尺，用來從外部表示截流元件的位置，典型地以行程或旋轉角度的百分比為單位。的位置，典型地以行程或旋轉角度的百分比為單位。n 氣缸氣缸 活塞執行機構的氣室，活塞在其中運氣缸端蓋密封；活塞執行機構的氣室，活塞在其中運氣缸端蓋密封；活塞執行機構氣

15、缸與支架的銜接處的密封元件。活塞執行機構氣缸與支架的銜接處的密封元件。三、過程控制閥術語三、過程控制閥術語 n 膜片膜片 一個活動的把力傳送給膜片支撐板和執行機構的壓一個活動的把力傳送給膜片支撐板和執行機構的壓力呼應元件。力呼應元件。n 薄膜執行機構薄膜執行機構 一個流體驅動的安裝，在其中流體作用在一個流體驅動的安裝，在其中流體作用在一個活動的部件膜片上。一個活動的部件膜片上。n 正作用執行機構正作用執行機構 一種薄膜執行機構，它的推桿會隨著膜一種薄膜執行機構，它的推桿會隨著膜片壓力的添加而伸出來。片壓力的添加而伸出來。n 閥座閥座 截流元件與它的配合外表相接觸的區域，它實現閥截流元件與它的配

16、合外表相接觸的區域，它實現閥座的封鎖。座的封鎖。n 閥體閥體 閥門的主要的壓力接受腔。閥門的主要的壓力接受腔。n 閥芯閥芯 一個經常與閥塞交換運用的術語，指的是截流元件。一個經常與閥塞交換運用的術語，指的是截流元件。n 閥桿閥桿 直行程閥門里，銜接執行機構推桿和截流元件的零直行程閥門里，銜接執行機構推桿和截流元件的零件。件。四、控制閥的功能和特性術語四、控制閥的功能和特性術語 n 雙作用執行機構雙作用執行機構 在恣意一個方向上都可以提供動力的執在恣意一個方向上都可以提供動力的執行機構。行機構。n 失氣失氣-封鎖封鎖 這樣一種形狀：當驅動能源失去時，閥門截流這樣一種形狀：當驅動能源失去時，閥門截

17、流元件移至封鎖位置。元件移至封鎖位置。n 失氣失氣-翻開翻開 這樣一種形狀：當驅動能源失去時，閥門截流這樣一種形狀：當驅動能源失去時，閥門截流元件移至翻開位置。元件移至翻開位置。n 失氣失氣-平安平安 閥門及其執行機構的一種特性：在驅動能源供閥門及其執行機構的一種特性：在驅動能源供應中斷時，會使得閥門截流元件移至全閉、全開、或留在應中斷時，會使得閥門截流元件移至全閉、全開、或留在上次的位置，任何一種位置都被以為是維護工藝過程必需上次的位置，任何一種位置都被以為是維護工藝過程必需的。的。n 失效失效-平安平安 作用方式能夠需求采用銜接到執行機構上的輔作用方式能夠需求采用銜接到執行機構上的輔助控制

18、。助控制。n 額定行程額定行程 閥門截流元件從封鎖位置運動至額定全開位置閥門截流元件從封鎖位置運動至額定全開位置的間隔。額定全開位置是由制造商引薦的最大開度。的間隔。額定全開位置是由制造商引薦的最大開度。四、控制閥的功能和特性術語四、控制閥的功能和特性術語 n 相對流量系數相對流量系數 指定行程時的流量系數指定行程時的流量系數CV值與額定行值與額定行程時的流量系數程時的流量系數CV值之間的比例。值之間的比例。n 閥座走漏量閥座走漏量 當閥門在規定的壓差和溫度下處于全閉位置當閥門在規定的壓差和溫度下處于全閉位置時，流經閥門的流體量。時，流經閥門的流體量。n 彈簧系數彈簧系數 彈簧長度每單位改動時

19、彈簧力的改動。在薄膜彈簧長度每單位改動時彈簧力的改動。在薄膜執行機構控制閥里，彈簧系數通常用磅力執行機構控制閥里，彈簧系數通常用磅力/英寸緊縮量來英寸緊縮量來表示。閥桿不平衡力由于流體壓力的作用，在恣意位置的表示。閥桿不平衡力由于流體壓力的作用，在恣意位置的閥桿上產生的凈力。閥桿上產生的凈力。n 自動控制系統自動控制系統 一種不需求人工干涉就能任務的控制系統。一種不需求人工干涉就能任務的控制系統。n 反響信號反響信號 丈量直接的被控制變量而得到的前往信號。對丈量直接的被控制變量而得到的前往信號。對于一個帶定位器的控制閥，反響信號通常是反響給定位器于一個帶定位器的控制閥，反響信號通常是反響給定位

20、器的截流元件銜接桿位置的機械指示。的截流元件銜接桿位置的機械指示。四、控制閥的功能和特性術語四、控制閥的功能和特性術語 n 任務介質任務介質 這是指流體，通常為空氣或氣體，用來為閥門這是指流體，通常為空氣或氣體，用來為閥門定位器和自動控制器的任務提供動力。定位器和自動控制器的任務提供動力。n 任務極限任務極限 一個安裝可以接受而不會導致任務特性永久性一個安裝可以接受而不會導致任務特性永久性損害的任務條件范圍。損害的任務條件范圍。n 范圍范圍 二個極限之間的區域，其間距可以被丈量、接受、二個極限之間的區域，其間距可以被丈量、接受、或傳送，并用上下范圍值來表示如或傳送，并用上下范圍值來表示如3至至

21、15Psi；-4至至212F，-40至至100。n 可反復性可反復性 在全部行程范圍內，沿著一樣的方向，在一樣在全部行程范圍內，沿著一樣的方向，在一樣的任務條件下，對于一樣的輸入值，一系列延續的輸出丈的任務條件下，對于一樣的輸入值，一系列延續的輸出丈量值的接近程度。它通常是作為不可反復性來丈量的，但量值的接近程度。它通常是作為不可反復性來丈量的，但以百分比量程來表示。它不包括回差。以百分比量程來表示。它不包括回差。四、控制閥的功能和特性術語四、控制閥的功能和特性術語 n 量程量程 上下范圍值的算術差如：范圍上下范圍值的算術差如：范圍=0至至150F，量程，量程=150F；范圍；范圍=3 至至1

22、5Psig，量程，量程=12Psig。n 氣源壓力氣源壓力 一個安裝供氣口處的壓力。常用的控制閥氣源一個安裝供氣口處的壓力。常用的控制閥氣源壓力值對于壓力值對于3至至15Psig的彈簧設定范圍為的彈簧設定范圍為20Psig，對于，對于6至至30Psig 的彈簧設定范圍為的彈簧設定范圍為35Psig。 a溫度控制系溫度控制系統統 b壓力控制系統壓力控制系統n 零誤差零誤差 當輸入為低范圍值時，一個安裝在規定的運用條當輸入為低范圍值時，一個安裝在規定的運用條件下的誤差，它通常表示為百分比的理想量程。件下的誤差，它通常表示為百分比的理想量程。五、控制閥在工業消費過程控制中的作用五、控制閥在工業消費過

23、程控制中的作用 a溫度控制系統 b壓力控制系統 圖2-9-4 簡單控制系統例如一控制系統的根本組成一控制系統的根本組成n 工業消費過程的控制系統有各種不同類型，例如簡單控制工業消費過程的控制系統有各種不同類型，例如簡單控制系統、復雜控制系統等。系統、復雜控制系統等。n 執行器處于控制環路的最終位置，因此也稱為最終元件。執行器處于控制環路的最終位置，因此也稱為最終元件。執行器用于接納控制器的輸出信號，并控制支配變量變化。執行器用于接納控制器的輸出信號，并控制支配變量變化。 n 檢測元件和變送器的作用類似于人的眼睛，控制器的作用檢測元件和變送器的作用類似于人的眼睛，控制器的作用類似于人的大腦，執行

24、器的作用類似于人的手腳。類似于人的大腦，執行器的作用類似于人的手腳。n 一個控制系統的質量遭到組成控制系統各組成部件的影響，一個控制系統的質量遭到組成控制系統各組成部件的影響，主要取決于控制系統組成部件中最薄弱環節的影響。主要取決于控制系統組成部件中最薄弱環節的影響。 二控制閥的重要性二控制閥的重要性 n 控制閥用于調理支配變量的流量，因此以前亦稱調理閥。控制閥用于調理支配變量的流量，因此以前亦稱調理閥。n 從控制系統整體看，一個控制系統控制得好不好，都要經從控制系統整體看，一個控制系統控制得好不好，都要經過控制閥來實現。過控制閥來實現。 n 1.控制閥是節流安裝，屬于動部件，與檢測元件和變送

25、器、控制閥是節流安裝，屬于動部件，與檢測元件和變送器、控制器比較，在控制過程中，控制閥需求不斷改動節流件控制器比較，在控制過程中，控制閥需求不斷改動節流件的流通面積，使支配變量變化，以順應負荷變化或操作條的流通面積，使支配變量變化，以順應負荷變化或操作條件的改動。件的改動。n 2.控制閥的活動部件是呵斥控制閥的活動部件是呵斥“跑、跑、“冒、冒、“滴、滴、“漏漏的主要緣由，它不僅呵斥資源或物料的浪費，也污染環境，的主要緣由，它不僅呵斥資源或物料的浪費，也污染環境，引發事故。引發事故。二控制閥的重要性二控制閥的重要性n 3.控制閥的閥內件與過程介質直接接觸，和檢測元件與過控制閥的閥內件與過程介質直

26、接接觸，和檢測元件與過程介質接觸的不同之處如下：程介質接觸的不同之處如下：n 1控制閥閥組件的接觸介質能夠與檢測元件的接觸介控制閥閥組件的接觸介質能夠與檢測元件的接觸介質不同，對控制閥的耐腐蝕性、強度、剛度、資料等有更質不同，對控制閥的耐腐蝕性、強度、剛度、資料等有更高要求。高要求。n 2檢測元件可采用隔離液等方法與過程介質隔離，但檢測元件可采用隔離液等方法與過程介質隔離，但控制閥通常與過程介質直接接觸，很難采用隔離的方法與控制閥通常與過程介質直接接觸，很難采用隔離的方法與過程介質隔離。過程介質隔離。n 4.控制閥的節流使能量在閥內件內部被耗費，因此降低能控制閥的節流使能量在閥內件內部被耗費，

27、因此降低能耗，降低控制閥的壓力損失，和保證較好的控制質量之間耗，降低控制閥的壓力損失，和保證較好的控制質量之間要合理選擇和兼顧。要合理選擇和兼顧。n 5.控制閥對流體進展節流的同時也呵斥噪聲。例如當閥出控制閥對流體進展節流的同時也呵斥噪聲。例如當閥出口壓力低于液體的蒸汽壓力時，呵斥閃蒸；當閥下游壓力口壓力低于液體的蒸汽壓力時，呵斥閃蒸；當閥下游壓力高于液體蒸汽壓力時，呵斥汽蝕。高于液體蒸汽壓力時，呵斥汽蝕。二控制閥的重要性二控制閥的重要性n 6.控制閥的順應性強。它被安裝在各種不同的消費過程，控制閥的順應性強。它被安裝在各種不同的消費過程，消費過程的低溫、高溫、高壓、大流量、微小流量等操作消費

28、過程的低溫、高溫、高壓、大流量、微小流量等操作條件需求控制閥具有各種不同的功能，控制閥應可以順應條件需求控制閥具有各種不同的功能，控制閥應可以順應不同運用的要求。不同運用的要求。n 7.檢測元件和變送器、控制器等開展快，投入的人力和物檢測元件和變送器、控制器等開展快，投入的人力和物力多。相對來看，通常以為控制閥構造簡單，因此對控制力多。相對來看，通常以為控制閥構造簡單，因此對控制閥投入研討和開發的人力和物力相對缺乏。閥投入研討和開發的人力和物力相對缺乏。第二節 控制閥的構造控制閥的組成控制閥的組成n 控制閥主要由閥體和執行器兩部分構成。控制閥主要由閥體和執行器兩部分構成。3 接受控制器的輸出信

29、號,直接控制能量或物料等調理介質的保送量,到達控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數的目的。 p 氣動執行器p 電動執行器p 液動執行器p 執行機構p 調理機構氣動執行器氣動執行器5n 一、氣動執行器的組成與分類一、氣動執行器的組成與分類1.1.組成組成氣動執行器氣動執行器閥門定位器閥門定位器手輪機構手輪機構 氣動薄膜控制閥外形圖6氣動執行器氣動執行器7構造簡單、價錢廉價、維修方便，運用廣泛。 推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推進安裝。 行程長、轉矩大，適于輸出轉角6090和力矩。根據有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執行機構。根據有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執行機構。 結結構構圖1

30、1-3 正作用式氣動薄膜執行機構 1上膜蓋；上膜蓋； 2波紋膜片；波紋膜片； 3下膜蓋下膜蓋 ；4支架；支架；5推桿；推桿；6彈簧；彈簧；7彈簧座；彈簧座；8調理件；調理件；9銜接閥桿螺銜接閥桿螺母；母； 10行程標尺行程標尺氣動執行器氣動執行器圖11-4 反作用式氣動薄膜執行機構 1上膜蓋；上膜蓋； 2波紋膜片；波紋膜片；3下膜蓋；下膜蓋；4密封膜片；密封膜片；5密封密封環；環；6填塊；填塊；7支架；支架；8推推桿；桿；9彈簧；彈簧；10彈簧座；彈簧座；11襯套；襯套；12調理件；調理件；13行行程標尺程標尺8填料函和填料構造填料函和填料構造 n 在控制閥中填料函在控制閥中填料函的用途如下：

31、的用途如下：n 1提供閥桿或提供閥桿或閥軸的密封。由于閥軸的密封。由于閥桿和閥軸是活動閥桿和閥軸是活動部件，它們在控制部件，它們在控制閥運轉過程中不斷閥運轉過程中不斷改動位置，因此，改動位置，因此，需求用填料函進展需求用填料函進展密封。密封。n 2提供盡能夠提供盡能夠小的摩擦和盡能夠小的摩擦和盡能夠長的運用壽命。長的運用壽命。 在填料構造設計和運用時應留意以下事項：在填料構造設計和運用時應留意以下事項：n 1不同填料函和填料構造適用于不同的運用場所。合不同填料函和填料構造適用于不同的運用場所。合理選用填料函和填料構造可在到達所需密封條件下降低摩理選用填料函和填料構造可在到達所需密封條件下降低摩

32、擦，延伸運用壽命。擦，延伸運用壽命。n 2填料構造中，填料層數和長度并不是越多越好，通填料構造中，填料層數和長度并不是越多越好，通常填料長度是閥桿直徑的常填料長度是閥桿直徑的1.5倍。倍。n 3提高閥桿和填料腔的加工光潔度和外表精度非常重提高閥桿和填料腔的加工光潔度和外表精度非常重要，對要，對PTFE填料，閥桿或填料腔光潔度不夠會使密封下填料，閥桿或填料腔光潔度不夠會使密封下降，呵斥走漏量增大。降，呵斥走漏量增大。n 4填料構造設計應可以自動調理壓緊力，補償由于磨填料構造設計應可以自動調理壓緊力，補償由于磨損等呵斥壓緊力的下降，要有利于現場維護和安裝。損等呵斥壓緊力的下降，要有利于現場維護和安

33、裝。n 5控制閥的安裝不當會呵斥摩擦不均，例如程度安裝控制閥的安裝不當會呵斥摩擦不均，例如程度安裝使閥桿自重對程度線下部的填料呵斥壓力，增大摩擦，而使閥桿自重對程度線下部的填料呵斥壓力，增大摩擦，而程度線上部的填料因壓緊力降低而使密封性能變差。程度線上部的填料因壓緊力降低而使密封性能變差。 氣動執行器氣動執行器9根據不同的運用要求，控制閥的構造方式主要有以下幾種。閥體內只需一個閥芯與閥座。構造簡單、價錢廉價、全關時走漏量少。 直通單座閥在壓差大的時候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會影響閥芯的挪動。 氣動執行器氣動執行器10閥體內有兩個閥芯和兩個閥座。 流體流過的時候，不平衡力小

34、。 容易走漏氣動執行器氣動執行器 角形閥的兩個接納呈直角形。 流路簡單、阻力較小，適于現場管道要求直角銜接，介質為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場所。流向普通是底進側出。 11氣動執行器氣動執行器 高壓控制閥的構造方式大多為角形,閥芯頭部摻鉻或鑲以硬質合金,以順應高壓差下的沖刷和汽蝕。 為了減少高壓差對閥的汽蝕,有時采用幾級閥芯,把高差壓分開,各級都承當一部分以減少損失。 12氣動執行器氣動執行器共有三個出入口與工藝管道銜接。 合流型和分流型兩種 13ABA分流型分流型B合流型合流型氣動執行器氣動執行器14采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。 構造簡單、流阻小、流通才干比同口徑的其他種類

35、的閥要大。不易走漏。耐腐蝕性強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質的控制。留意執行機構須有足夠的推力留意執行機構須有足夠的推力 氣動執行器氣動執行器構造簡單、分量輕、價錢廉價、流阻極小。走漏量大。 15氣動執行器氣動執行器16 節流元件是帶圓孔的球形體節流元件是帶圓孔的球形體A A或是一種或是一種V V形缺口球形體形缺口球形體B B。特點特點A轉動球體可起到控制和切斷的作用B轉動球心使V形缺口起節流和剪切的作用,其特性近似于等百分比型。 AB氣動執行器氣動執行器 閥芯呈扇形球面狀，與撓曲臂及軸套一同鑄成，固定在轉動軸上。 密封性好。分量輕、體積小、安裝方便，適

36、用于要求控制和密封的場所。17氣動執行器氣動執行器18 可調比大、振動小、不平衡力小、構造簡單、套筒互換性好，改換不同的套筒可得到不同的流量特性，閥內部件所受的汽蝕小、噪聲小，是一種性能優良的閥，特別適用于要求低噪聲及壓差較大的場所。 不適用高溫、高黏度及含有固體顆粒的流體。 氣動執行器氣動執行器n 二、控制閥的流量特性 控制閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量與閥控制閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度相對位移間的關系，即門的相對開度相對位移間的關系，即 LlfQQmax19氣動執行器氣動執行器20 在不思索控制閥前后壓差變化時得到的流量特性在不思索控制閥前后壓差

37、變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。它取決于閥芯的外形稱為理想流量特性。它取決于閥芯的外形 指控制閥的相對流量與相對開度成直線關系。KLldQQdmax11-2圖11-6 控制閥的理想流量特性( R= 30) 1直線；直線；2等等百分比百分比(對數對數) ；3快開快開 ； 4拋拋物線物線氣動執行器氣動執行器21CLlKQQmax將11-2積分可得11-3把邊境條件代入式11-3，可分別得RQQKRQQC111,1maxminmaxmin11-4Qmin不等于控制閥全關時的走漏量，普通是不等于控制閥全關時的走漏量，普通是Qmax的的24。留意！留意！氣動執行器氣動執行器將式11-4代入式11-

38、3，可得LlRRQQ111max22氣動執行器氣動執行器%100%10010102023舉例舉例當當R=30,l/L=0R=30,l/L=0時，時，Q/Qmax=0.33Q/Qmax=0.33假設假設R=,R=,位移變化量為位移變化量為10%10%在在1010時，流量變化的相對值為時，流量變化的相對值為在在5050時，流量變化的相對值為時，流量變化的相對值為在在8080時，流量變化的相對值為時，流量變化的相對值為 %20100505060%5 .12%100808090 在流量小時，流量變化的相對值大；在流量大時，流量變化的相對值小。氣動執行器氣動執行器24maxmaxQQKLldQQd11-

39、6CLlKQQmaxln將11-6積分RKRRQQCln,ln1lnlnmaxmin 將前述邊境條件代入將前述邊境條件代入 )1(maxLlRQQ11-11氣動執行器氣動執行器25之間成拋物線關系。與LlQQmax 這種流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快這種流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就到達最大。就到達最大。 快開特性的閥芯方式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位快開特性的閥芯方式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統。控制系統。 氣動執行器氣動執行器26 在實踐消費中，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為任務在實踐消費中

40、，控制閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為任務流量特性。流量特性。圖11-7 串聯管道的情形FVPPPmFnVnVnVPPPPPS任務流量特性任務流量特性氣動執行器氣動執行器27圖11-8管道串聯時控制閥的任務流量特性氣動執行器氣動執行器28 控制閥普通都裝有旁路，以便手動操作和維護。當消費量提高或控制閥選小控制閥普通都裝有旁路，以便手動操作和維護。當消費量提高或控制閥選小了時，只好將旁路閥翻開一些，此時控制閥的理想流量特性就改動成為任務特性。了時，只好將旁路閥翻開一些，此時控制閥的理想流量特性就改動成為任務特性。如圖如圖11-9所示，顯然這時管所示，顯然這時管路的總流量路的總流量Q是控制

41、閥流量是控制閥流量Q1與旁路流量與旁路流量Q2之和，即之和，即QQ1Q2。 圖11-9 并聯管道情況氣動執行器氣動執行器29 以以x x代表并聯管道時控制閥全開時的流量與總管最大流量代表并聯管道時控制閥全開時的流量與總管最大流量QmaxQmax之比，之比，可以得到在壓差可以得到在壓差pp為一定時，而為一定時，而x x為不同數值時的任務流量特性曲線。為不同數值時的任務流量特性曲線。 圖11-10并聯管道時控制閥的任務特性氣動執行器氣動執行器30 當當x x1 1，即旁路閥封鎖時，控制閥的任務流量特性，即旁路閥封鎖時，控制閥的任務流量特性與理想流量特性一樣。與理想流量特性一樣。 隨著隨著x x值的

42、減小，即旁路閥逐漸翻開，雖然閥本身的值的減小，即旁路閥逐漸翻開，雖然閥本身的流量特性變化不大，但可調范圍大大降低了。流量特性變化不大，但可調范圍大大降低了。 控制閥關死，即控制閥關死，即l/Ll/L0 0時，流量時，流量QminQmin大大添加。大大添加。氣動執行器氣動執行器 在實踐運用中總存在著串聯管道阻力的影響，控制閥上的壓差還會隨流量的添加而降低，使可調范圍下降得更多些，控制閥在任務過程中所能控制的流量變化范圍更小，甚至幾乎不起控制造用。 采用翻開旁路閥的控制方案是不好的，普通以為旁路流量最多只能是總流量的百分之十幾，即x值最小不低于0.8。 31氣動執行器氣動執行器32 串、并聯管道都

43、會使閥的理想流量特性發生畸變，串聯管道的影響尤為嚴重。 串、并聯管道都會使控制閥的可調范圍降低，并聯管道尤為嚴重。 串聯管道使系統總流量減少，并聯管道使系統總流量添加。 串、并聯管道會使控制閥的放大系數減小，串聯管道時控制閥大開度時影響嚴重，并聯管道時控制閥小開度時影響嚴重。氣動執行器氣動執行器n 三、控制閥的選擇2102ppFQ02 FCpQC流經控制閥的流量為令代入式 (11-13) ,得(11-13)(11-14)C稱為控制閥的流量系數,它與閥芯與閥座的構造、閥前后的壓差、流體性質等要素有關。 33氣動執行器氣動執行器舉例舉例 有一個C值為40的控制閥,表示當此閥全開,閥前后壓差為0.1

44、MPa時,每小時能經過的水量為40m3。 由式 (11-14)可知,當消費工藝中需求的流量Q和壓差p決議后,就可確定閥門的流量系數C,再從流量系數C就可選擇閥門的尺寸。 如今,用控制閥流量系數 KV替代流量系數C。 34氣動執行器氣動執行器35 主要根據工藝條件，如溫度、壓力及介質的物理、化學特性主要根據工藝條件，如溫度、壓力及介質的物理、化學特性如腐蝕性、黏度等來選擇。如腐蝕性、黏度等來選擇。 先按控制系統的特點來選擇閥的希望流量特性，然后再思索工藝配先按控制系統的特點來選擇閥的希望流量特性，然后再思索工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。管情況來選擇相應的理想流量特性。 氣動執行器氣動執行

45、器 主要從工藝消費上平安要求出發。信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員主要從工藝消費上平安要求出發。信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的平安。假設閥處于翻開位置時危害性小，那么應選用氣關式，以使氣源系統發生的平安。假設閥處于翻開位置時危害性小，那么應選用氣關式，以使氣源系統發生缺點，氣源中斷時，閥門能自動翻開，保證平安。反之閥處于封鎖時危害性小，那缺點，氣源中斷時，閥門能自動翻開，保證平安。反之閥處于封鎖時危害性小，那么應選用氣開閥。么應選用氣開閥。 壓力信號添加時，閥關小、壓力信號減小時閥開大的為氣關式。反之，為氣開式。 36氣動執行器氣動執行器序號序號執行機構執行機構控制閥控制閥氣動執行

46、器氣動執行器（a a）（b b）（c c）（d d）正正正正反反反反正正反反正正反反氣關（反）氣關（反）氣開（正）氣開（正）氣開（正）氣開（正）氣關（反）氣關（反）37表11-1組合方式表圖11-11 組合方式圖閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉換器氣轉換器n 一、電一、電-氣閥門定位器氣閥門定位器 采用電-氣閥門定位器后，可用電動控制器輸出的010 mA 或420 mA DC電流信號去支配氣動執行機構；41閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉換器氣轉換器圖11-14 電-氣閥門定位器 1永久磁鋼；永久磁鋼；2導磁體；導磁體；3主杠桿主杠桿(銜鐵銜鐵)；4平衡平衡彈簧；彈簧；5反響凸輪支點；反響

47、凸輪支點；6反響凸輪；反響凸輪；7副杠桿；副杠桿；8副杠桿支點；副杠桿支點；9薄膜執行機構；薄膜執行機構；10反響桿；反響桿；11滾輪；滾輪；12反響彈簧；反響彈簧；13調零彈簧；調零彈簧；14擋板；擋板；15噴嘴；噴嘴；16主杠桿支點；主杠桿支點；17放大器放大器42閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉換器氣轉換器n 二、智能式閥門定位器二、智能式閥門定位器n 智能式閥門定位器只接受智能式閥門定位器只接受420 mA DC電流信號電流信號的，也有接受的，也有接受420 mA DC的模擬信號又接受數的模擬信號又接受數字信號，即有字信號，即有HART通訊的閥門定位器，還有只通訊的閥門定位器，還有只

48、進展數字信號傳輸的現場總線閥門定位器。進展數字信號傳輸的現場總線閥門定位器。 43閥門定位器與電閥門定位器與電-氣轉換器氣轉換器n 三、電-氣轉換器 可未來自電動控制器的輸出信號經轉換后用以驅動氣動執行器,或者未來自各種電動變送器的輸出信號經轉換后送往氣動控制器。圖11-15 電-氣轉換器原理構造圖11噴嘴擋板；噴嘴擋板；22調零彈簧；調零彈簧；33負反響波紋管；負反響波紋管；44十字十字彈簧；彈簧；55正反響波紋管；正反響波紋管；66杠桿；杠桿；77丈量線圈；丈量線圈；88磁鋼；磁鋼；99鐵芯；鐵芯；1010放大器放大器44電動執行器電動執行器 電動執行器是電動控制系統中的一個重要組成部分。電動執行器是電動控制系統中的一個重要組成部分。它把來自控制儀表的它把來自控制儀表的0 010mA10mA或或4 420mA20mA的直流一致電信的直流一致電信號號, ,轉換成與輸入信號相對應的轉角或位移轉換成與輸入信號相對應的轉角或位移, ,以推進各種以推進各種類型的控制閥類型的控制閥, ,從而到達延續控制消費工藝過程中的流量從而到達延續控制消費工藝過程中的流量, ,或簡單地開啟和封鎖閥門以控制流體的通斷或簡單地開啟和封鎖閥門以控制流體的通斷, ,到達自動控到達自動控制消費過程的目的。制消費過程的目的。45電動執行器電動執行器n 一、概述一、概述 由于工頻電源取用方